第十章 界面现象

第十章 界面现象主要公式及其适用条件1．比表面吉布斯函数、比表面功及表面张力面吉布斯函数为恒T ，p 及相组成不变条件下，系统由于改变单位表面积而引起系统吉布斯函数的变化量，即)B(,,)/(αγn p T s A G ∂∂=,单位为2J m ⋅。

张力γ是指沿着液(或固)体表面并垂直作用在单位长度上的表面收缩力，单位为1N m -⋅。

面功γ为在恒温、恒压、相组成恒定条件下，系统可逆增加单位表面积时所获得的可逆非体积功，称比表面功，即s 'r d /d A W =γ，单位为2J m ⋅。

张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质，而比表面功及比表面吉布斯函数则是从能量角度描述系统表面同一性质。

三者虽为不同的物理量，但它们的数值及量纲相同，只是表面张力的单位为力的单位与后两者不同。

2．拉普拉斯方程与毛细现象(1) 曲液面下的液体或气体均受到一个附加压力p ∆的作用，该p ∆的大小可由拉普拉斯方程计算，该方程为r p /2γ=∆式中：p ∆为弯曲液面内外的压力差；γ为表面张力；r 为弯曲液面的曲率半径。

注意：①计算p ∆时，无论凸液面或凹液面，曲率半径r 一律取正数，并规定弯曲液面的凹面一侧压力为内p ，凸面一侧压力为外p ，p ∆一定是内p 减外p ，即外内－p p p =∆②附加压力的方向总指向曲率半径中心；③对于在气相中悬浮的气泡，因液膜两侧有两个气液表面，所以泡内气体所承受附加压力为r p /4γ＝∆。

(2) 曲液面附加压力引起的毛细现象。

当液体润湿毛细管管壁时，则液体沿内管上升，其上升高度可按下式计算2cos /h r g γθρ=式中：γ为液体表面张力；ρ为液体密度；g 为重力加速度；θ为接触角；r 为毛细管内径。

注意：当液体不润湿毛细管时，则液体沿内管降低。

3．开尔文公式式中：r p 为液滴的曲率半径为r 时的饱和蒸气压；p 为平液面的饱和蒸气压；ρ，M ，γ分别为液体的密度、摩尔质量和表面张力。

第十章界面现象10.1 界面张力界面：两相的接触面。

五种界面：气—液、气—固、液—液、液—固、固—固界面。

（一般常把与气体接触的界面称为表面，气—液界面=液体表面，气—固界面=固体表面。

）界面不是接触两相间的几何平面！界面有一定的厚度，有时又称界面为界面相(层）。

特征：几个分子厚，结构与性质与两侧体相均不同比表面积：αs=A s/m（单位：㎡·㎏-¹）对于一定量的物质而言，分散度越高，其表面积就越大，表面效应也就越明显，物质的分散度可用比表面积αs来表示。

与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表面积，它对系统性质的影响不可忽略。

1. 表面张力，比表面功及比表面吉布斯函数物质表面层的分子与体相中分子所处的力场是不同的——所有表面现象的根本原因！表面的分子总是趋向移往内部，力图缩小表面积。

液体表面如同一层绷紧了的富有弹性的橡皮膜。

称为表面张力：作用于单位界面长度上的紧缩力。

单位：N/m,方向：表面（平面、曲面）的切线方向γ可理解为：增加单位表面时环境所需作的可逆功，称比表面功。

单位：J · m-2。

恒温恒压：所以：γ等于恒温、恒压下系统可逆增加单位面积时，吉布斯函数的增加，所以，γ也称为比表面吉布斯函数或比表面能。

单位J · m-2表面张力、比表面功、比表面吉布斯函数三者的数值、量纲和符号等同，但物理意义不同，是从不同角度说明同一问题。

(1J=1N·m故1J·m-2=1N·m-1，三者单位皆可化成N·m-1)推论：所有界面——液体表面、固体表面、液-液界面、液-固界面等，由于界面层分子受力不对称，都存在界面张力。

2. 不同体系的热力学公式对一般多组分体系，未考虑相界面面积时：当体系作表面功时，G 还是面积A的函数在恒温、恒压、组成不变的情况下，使面积减小或表面张力减小，致系统总界面吉布斯函数减小的表面过程可以自发进行。

物理化学第六版第十章界面现象课后思考题摘要：1.物理化学第六版第十章界面现象概述2.课后思考题解答正文：一、物理化学第六版第十章界面现象概述物理化学第六版第十章主要讲述了界面现象，这是物理化学中的一个重要内容。

界面现象是指两种或多种物质相互接触时，由于它们之间的相互作用力不同，会发生的一系列现象。

这些现象包括表面张力、接触角、界面电荷等。

本章主要通过讲述这些现象，使读者了解并掌握界面现象的基本概念和相关知识。

二、课后思考题解答1.问题一：请简述表面张力的概念及其产生原因。

答：表面张力是指液体分子之间的相互作用力。

当液体与气体接触时，液体表面层的分子受到气体分子的吸引，使液体表面层的分子间距大于液体内部分子间距，从而使液体表面形成一个收缩的趋势。

这种使液体表面有收缩趋势的力称为表面张力。

2.问题二：请解释接触角的概念，并举例说明。

答：接触角是指液体与固体接触时，液体与固体的界面形成的角度。

接触角可以用来判断液体与固体的亲水性或疏水性。

当接触角小于90°时，液体与固体呈亲水性；当接触角大于90°时，液体与固体呈疏水性。

例如，水滴在玻璃板上时，水滴与玻璃板接触角大于90°，说明水与玻璃呈疏水性。

3.问题三：请简述界面电荷的概念及其产生原因。

答：界面电荷是指在两种介质接触的界面上，由于介质的极性不同，会产生电荷分布的现象。

当两种介质接触时，如果它们的极性不同，就会在接触界面上产生正负电荷。

这些电荷称为界面电荷。

例如，当金属与非金属接触时，由于金属表面的电子与非金属表面的电子互相转移，会在接触界面上产生界面电荷。

通过以上解答，我们可以更好地理解物理化学第六版第十章界面现象的相关知识。